الروبوتات ما زالت تواجه صعوبة في إنجاز الأعمال المنزلية بشكل مستقل

في كل مرة يظن فيها البشر أنهم يقتربون من عصر الروبوتات المنزلية، تظهر أبحاث جديدة تُظهر مدى المسافة التي ما زالت أمامهم. وبالطبع، يمكن ملاحظة تقدم كبير في مجالات محددة، لكن دمج كل ذلك في منصة عتادية قادرة على أداء العمل بشكل مستقل ما زال يبدو بعيد المنال. 

في يونيو 2021 قدم باحثون من جامعة بremen في المؤتمر ICRA 2021 ورقة عن «تجربة ماراثون المنزل مع الروبوتات». في هذه التجربة، كُلف الروبوت PR2 أولاً بتجهيز مائدة لفطور بسيط، ثم بإزالة الأواني من المائدة، بهدف أن يتمكن الباحثون من تقييم جوانب قابلية التوسع والمتانة في المناورات المتنقلة.

يبدو أن الروبوتات يجب أن تنجز مثل هذه المهمة بسهولة، لكنها في الواقع ما زالت تشكل تحدياً جدياً.

مهمة PR2 هي تحضير الفطور، عبر إحضار وعاء وملعقة وعلبة حليب وعلبة حبوب إلى مائدة الطعام. وبعد الفطور، يجب على الروبوت وضع الأدوات القابلة للغسل في غسالة الأطباق، وإعادة علبة الحبوب إلى مكان تخزينها، ورمي علبة الحليب في سلة المهملات. 

تختلف جميع الأشياء في الشكل والمظهر، ولا يتلقى PR2 سوى أوصاف رمزية لمواقع الأشياء (في الثلاجة، على الرف). السيناريو واقعي للغاية، لكنه في الوقت نفسه معقد، ولذلك يحتاج الروبوت إلى 90 دقيقة لإنهائه.

أبهر الباحثين الأداء الجيد في الإدراك، وتخطيط الحركة، والإمساك، ووضع الاستراتيجية. ويجب تذكر أن هذه 90 دقيقة من الاستقلالية الكاملة لأداء مهام معقدة نسبياً في بيئة منظمة جزئياً ومحسّنة إلى حد ما لصالح الروبوت. 

فعلياً، نجح الروبوت في مهمة تجهيز المائدة خمس مرات من أصل خمس تجارب. لم يكن أداؤه مثالياً، فقد واجه PR2 صعوبات خاصة في الإمساك بالأشياء المعقدة، مثل الملعقة، لكن البنية التي طورها الباحثون تمكنت من التعافي بنجاح بعد كل عطل، عبر ضبط المعاملات وإعادة تنفيذ الإجراء الفاشل. 

إذا فكرنا على المدى الطويل، فإن الإخفاقات والقدرة على التعافي منها أكثر فائدة حتى من عدم الفشل إطلاقاً. كانت مهمة التنظيف أكثر تعقيداً بالنسبة للروبوت، ففي تجربتين من أصل خمس تجارب تعرض لأعطال لا يمكن إصلاحها. 

يقول التقرير: «كانت إزالة الأواني من المائدة مهمة أصعب من تجهيزها، بسبب استخدام غسالة الأطباق وصعوبة الإمساك الجانبي بالأشياء الموضوعة بعيداً عن حافة المائدة. في تجربتين من أصل خمس تجارب واجهنا خطأً لا يمكن إصلاحه. وفي إحدى التجارب، بسبب عدم استقرار مسار الإمساك وعدم تتبع الروبوت له بشكل مثالي، دفعت أصابع PR2 الحليب أثناء الإمساك، مما أدى إلى إمساك غير مستقر للغاية».

«ونتيجة لذلك، سقطت العلبة على الأرض أثناء مرحلة النقل. ورغم أن الروبوت تمكن أثناء تجهيز المائدة من التقاط كوب مقلوب وإيصاله بنجاح إلى المائدة، فإن رفع علبة الحليب من على الأرض كان مستحيلاً بالنسبة لـ PR2. وكان خطأ آخر لا يمكن إصلاحه أن قضبان غسالة الأطباق علقت في أصبع PR2. وحدث عطل خطير آخر عند وضع علبة الحبوب في الدرج العمودي، وكان ذلك صعباً لأن الروبوت كان مضطراً إلى الارتفاع كثيراً. وعندما انفتح الملقط، سقطت العلبة على الأرض، وانسحقت عند إغلاق الدرج.»

على الرغم من أن التقرير ركز كثيراً على هذه الأعطال، فلا ينبغي أن ننسى أن عمله المستقل بالكامل لمدة 90 دقيقة ما زال مثيراً للإعجاب. وقد التزم الباحثون بإجراء مثل هذه التجربة، ووضعوا روبوتهم في بيئة عملية ليؤدي مهام عملية في ظروف استقلالية كاملة لفترة طويلة من الزمن. 

تحتاج الروبوتات التي تعمل في بيئات حقيقية، مثل المنازل، إلى كم هائل من المعارف المختلفة لأداء مهامها. ويصعب الحصول على هذه المعارف. ومن الطرق الطبيعية لتحقيق ذلك التعلم من عروض يقدمها البشر. وتصبح تقنية الواقع الافتراضي شائعة ومتاحة بشكل كبير في أيامنا هذه. 

تتيح أنظمة الواقع الافتراضي للناس التفاعل مع البيئة الافتراضية بطريقة طبيعية وبديهية. وتُعد البيانات المسجلة عن أشخاص ينجزون مهام في الواقع الافتراضي مصدراً قوياً للمعرفة بالأنشطة اليومية، ويمكن استخدامها لتدريب الروبوتات. 

تتيح أنظمة الواقع الافتراضي تغيير البيئة وسيناريوهات المهام بسهولة، وتوفير بيانات عالية الدقة عن أحداث واقعية، والوصول إلى فيزياء العالم الأساسي. وقد وجد الباحثون طريقة لتدريب روبوتهم على البيانات البشرية من الواقع الافتراضي. وظهرت صعوبات بسبب الفروق بين البيئتين الافتراضية والحقيقية والأشياء فيهما، وبين قدرات البشر والروبوتات، وكذلك سياق المهام. 

توجد أبحاث كثيرة تشير إلى أن الأمر سيتطلب عملاً أكبر بكثير مما كنا نعتقد، لكي تصبح الروبوتات مفيدة بما يكفي في العالم الحقيقي وقادرة على التعامل مع مهام مهمة مثل تجهيز المائدة للفطور.